Какво е изотоп?

Изотопите са атоми от същия елемент, които имат равен брой протони, но различен брой неутрони. Техните атомни номера са еднакви, но техните масови числа са различни. Масовите числа винаги се обозначават с А, докато Z се отнася до атомните номера на елементите. Атомният номер символизира броя на протоните в ядрото на атома и се използва за идентифициране на позицията на елемента в периодичната таблица. Масовото число на атома е броят на неутроните в ядрото му. Изотопите на елементите имат различни физични свойства поради разликата в техните атомни маси. Поради тази разлика, тези изотопи имат различни плътности, както и точки на топене и кипене. Въпреки това, изотопите на даден елемент винаги имат много сходни химични свойства. Приликата се случва, защото само електроните се използват в химичните реакции, а не в неутроните или протоните.

История на изотопите

Радиохимикът Фредрик Содди за първи път предложи съществуването на изотопи през 1913 г. след провеждане на проучвания, включващи разпадането на радиоактивни вериги. По време на неговите експерименти Содди осъзнава, че съществуват четиридесет различни вида между олово и уран, но периодичната таблица може да побере само 11 атома. След като химическите тестове, проведени за отделяне на някои от тези елементи, се провалят, той предполага, че повече от един тип атом биха могли да споделят една и съща позиция в периодичната таблица и да ги нарекат изотопи.

Примери за изотопи

Хлорът съдържа два основни изотопа: хлор-35 и хлор-37. За да се стигне до това заключение, учените са открили, че в хлорно вещество, пропорциите на всеки от тези изотопи съществуват като цяло и затова съотношенията се използват за изразяване на разликата в количеството. Тези съотношения са полезни при изчисляване на относителни проценти и относителни атомни маси. Други примери за изотопи включват въглерод (изотопи въглерод-12 и въглерод-14), кислород (кислород-16 и кислород-18) и фосфор (фосфор-31 е първичен изотоп, въпреки че съществуват и специфични количества фосфор-32). Изотопите на тези съединения се считат за стабилни и повечето от тях имат само два изотопа. Въпреки това, има няколко елемента, които имат само един изотоп, и те включват флуор, берилий, арсен, итрий, злато, алуминий, йод, манган, натрий и ниобий.

Пречистване на изотопи

Има три основни области, в които се прилагат изотопи. Първият е разделянето на изотопите. Разделянето улеснява максимизирането на свойствата на атомите, както се изисква. При отделянето на по-леки елементи като деутерий и кислород, се прилага методът за дифузия на газ. Разделянето на тежки елементи като уран и плутоний се осъществява чрез масова спектрометрия.

Прилагане на изотопи

Първото приложение на изотопите е използването му от археолозите при въглеродните датировки. Изотопите са два вида: стабилни и радиоактивни изотопи. Стабилните изотопи съдържат еднаква комбинация от протони и неутрони и като такива не претърпяват гниене. От друга страна, радиоактивните изотопи имат нестабилни ядра и по този начин се разлагат. Радиоактивният разпад може да отнеме 5 730 години, като въглеродния елемент. Археолозите използват този компонент от изотопи, за да определят възрастта на обект, намерен в археологически разкопки.